JPH086308B2 - 変形地盤改良体造成工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軟弱地盤の改良、建築
構造物基礎等を目的として施工される地盤改良体造成工
法であって、特に、地盤の条件や地盤改良体の用途に応
じて、種々の変形地盤改良体を造成できるようにした工
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、軟弱地盤の硬化工法として、種々
の地盤改良工法が発明されてきた。特に、如何に効率よ
く、地盤改良体を造成するかに重点がおかれていた。例
えば、本件発明者によるいわゆる一重管、二重管、三重
管等の各種の工法がある。他の発明者のものも含め、こ
れらの改良は、種々の試行錯誤を経て発展してきたもの
だけに、それなりにすぐれた新工法である。しかし、近
時、建造物等の高層化、並びに、大深度地下建造物の増
加等によって、未解決部分が露呈してきた。即ち、従来
の工法においては、ボーリングロッドの下部側壁より硬
化剤を噴射するのみであったが、これでは高層、大深度
建造物の要求に対応することができなかった。建造物等
が高層化すれば、軟弱地盤にあっては無論のこと、日本
のような地震国にあっても、従来以上の強硬地盤改良体
造成の必要性が生ずるからである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本件発明者は
本件と同時出願の強硬地盤改良体造成装置において、当
該ロッドの下端部にも噴射ノズルを設けることによっ
て、近時の地盤改良体の用途にかなった強硬な改良体を
提供するに至った。しかし、当該発明はいわゆる一重管
における改良発明であって、一重管の性能を高め、従来
の改良体にない画期的、かつ強靭な改良体を提供する
が、それでもなおかつ、近時の用途に叶った万全で、多
面的な改良体ではない。そこで、本発明は、近時の要求
に応えた種々の分野の地盤改良体造成工事に対応できる
変形地盤改良体を造成する工法を提供すること目的とす
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明に係る変形地盤改良体造成工法は、ボーリン
グロッドの先端側壁部と先端部に硬化剤噴射口たる複数
のノズルとそのノズルから噴射される噴射量を制御する
制御弁、並びにこの制御弁をコントロールする自動又は
手動制御装置を有する地盤改良体造成装置を用い、硬化
剤の噴射過程において、地盤の条件又は地盤改良体の用
途に応じて各ノズルの噴射量、噴射時間、又は噴射角度
をコントロールし、もって当該用途に応じた変形地盤改
良体を形成することを特徴とする。

【０００５】

【作用】各ノズルの噴射量、噴射時間、噴射角度を適宜
コントロールすることで、硬化剤噴射が場所によって変
化し、その結果形成された地盤改良体は単なる棒状では
なく、途中側部に突起を有する変形地盤改良体となる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明に係る実施例を図面を参照しつ
つ説明する。まず、図２は本発明に係る工法に用いるボ
ーリングロッドの一例の先端部の断面図を示す。この実
施例の装置はいわゆる二重管を利用したものであって、
ボーリングロッド８に中にはその長手軸に沿って、硬化
剤注入管１０とエア注入管１２が配設されている。ボー
リングロッド８の先端側壁部と先端部にはそれぞれ硬化
剤噴射口たる側面型噴射ノズル１３及び直下型噴射ノズ
ル１５が設けられ、両ノズル１３、１５はそれぞれ硬化
剤注入管１０に連通している。また、側面型噴射ノズル
１３の外周にはそれを包合する形でエア噴射ノズル１４
があり、このエア噴射ノズル１４はエア注入管１２に連
通している。側面型噴射ノズル１３及び直下型噴射ノズ
ル１５はそれぞれ噴射制御弁１６、１７を有しており、
これらの制御弁１６、１７により噴射停止を含め各ノズ
ル１３、１５から噴射される噴射量が制御されるように
なっている。これらの制御弁１６、１７の開閉コントロ
ールは図示しない制御装置によって手動又は自動で行わ
れる。さらに、ボーリングロッド８の下端部にはビット
推進力センサ１８及びロッド回転トルクセンサ１９が設
置され、下方に突出してビット（掘削歯）３４が設けら
れている。

【０００７】側方型噴射ノズル１３をエア噴射ノズル１
４で包合するように構成し、それらから各々硬化剤と高
圧のエアを噴射することで、硬化剤は高圧のエアで包み
囲まれた状態で噴射され、それにより硬化剤と周囲との
摩擦抵抗が減って高圧噴射が可能となる。ここで、直下
型噴射ノズル１５にそれを包合するノズルが設けられて
いないのは、直下型噴射ノズル１５が注入管１０の直下
にあるが故に、噴射圧も一般に側面型噴射ノズル１３に
比し高くなり、しかも、そのボーリングロッド８により
縦孔たる注入孔がすでに掘削されており、ロッド側面に
比し、通常それほどの高圧噴射が必要ではないからであ
る。即ち、縦孔のみであって、側面は掘削されていない
が故に、径の大なる地盤改良体を必要とする場合には、
直下型噴射ノズル１５の制御弁１７を極力絞めると共
に、エア噴射ノズル１４から高圧のエアを噴射して側面
型噴射ノズル１３からの硬化剤を包合した状態で噴射す
ることが、側面掘削により適しているからである。

【０００８】本発明工法では、地盤の条件又は地盤改良
体の用途に応じて側方型噴射ノズル１３と直下型噴射ノ
ズル１５の噴射量、噴射時間、又は噴射角度を適宜コン
トロールすることにより条件や用途に応じた変形地盤改
良体を形成する。例えば、側面型噴射ノズル１３の制御
弁１６を閉じ、直下型噴射ノズル１５のみから硬化剤を
噴射させる。この場合、ボーリングロッド８を漸次引き
上げることにより、縦孔たる注入孔のみに硬化剤が噴射
されることになり、いわゆる棒状地盤改良体３２（図
４、図５参照）のみが形成されることになる。また、側
面型噴射ノズル１３の制御弁１６を閉じた場合であって
も、独立した注入管であるエア注入管１２のみを作動さ
せることが可能であり、従来実施されていないが、エア
のみを噴射することによって、棒状改良体の径を大きく
することができる。この場合、エア噴射ノズル１４のみ
ならず側面型噴射ノズル１３を開くことにより、エア噴
射ノズル１４のみを開く場合よりも径の大なる改良体を
造成することができることは言うまでもない。尚、直下
型噴射ノズル１５の制御弁１７を閉じて、側面型噴射ノ
ズル１３のみを開いて、硬化剤を噴射する場合は、従来
技術の通りである。

【０００９】次に、直下型噴射ノズル１５を開き硬化剤
を噴射しつつ、ボーリングロッド８を回転させながら漸
次上昇させる過程で、ボーリングロッド８の回転過程で
それが所定の回転角度範囲（例えば３０度）内にあると
きだけ側面型噴射ノズル１３の制御弁１６を開き、その
断続噴射をボーリングロッド８が所定の距離上昇する間
行い、その後、側面型噴射ノズル１３の制御弁１６を開
かずに所定の距離ボーリングロッド８を上昇させる。そ
れを繰り返すことで、棒状地盤改良体３２を中心に、一
方向にのみ形成された枝状地盤改良体３３を有する変形
地盤改良体３１を造成することができる（図４（Ａ）参
照）。この改良体の平面断面図は図５（１）にて理解す
ることができる。

【００１０】また、制御装置を操作して、ボーリングロ
ッド８を回転しつつ、側面型噴射ノズル１３及び直下型
噴射ノズル１５から硬化剤を噴射する際、側面型噴射ノ
ズル１３から一定角度において硬化剤を噴射するのみな
らず、上下の関係においては、断続的に噴射を繰り返す
ことにより、図４（Ｂ）に示すような棒状地盤改良体３
２に交互に枝状地盤改良体３３を形成した変形地盤改良
体３１も造成することができる。このような枝状地盤改
良体３３を造成するための操作を上下の関係において同
位置で行なえば、図５（２）におけるような変形地盤改
良体３１を造成することができる。

【００１１】さらに、ボーリングロッド８が上昇する過
程で、側面型噴射ノズル１３からの硬化剤噴射を断続的
に行えば、いわゆる直下型噴射による造成と相俟って、
図４（Ｃ）のような変形地盤改良体３１を造成すること
ができる。この改良体は、一般には最も強く、軟弱地盤
を中心とする種々の地盤に対応することができる。この
改良体の平面図は図５（３）に示す通りである。

【００１２】以上の各種の操作にあたって、直下型噴射
ノズル１５を制御弁１７を通じ、地上のコントロールセ
ンタにある制御装置によって制御することは無論可能で
あるが、特に、側面型噴射ノズル１３の制御弁１６を制
御装置によって、コントロールする意義は大きい。そし
て、この制御装置による制御は、一般的にはあらかじめ
プログラム化された噴射パターンを土質条件に応じてタ
ッチパネルで選択することによって自動制御することが
できる。無論、各噴射パターンを手動にて制御できるこ
とは言うまでもない。

【００１３】図３は本発明に係る工法に用いるボーリン
グロッドの他の例の先端部の断面図を示す。この実施例
はいわゆる三重管に関する技術（特願平１−３０７７
号、米国特許第４，９７１，４８０号）を応用したもの
である。この例では、直下型噴射ノズル１５から噴射す
るための硬化剤注入管１１を側面型噴射ノズル１３の硬
化剤注入管１０とは独立して設けている。従って、両ノ
ズルの噴射圧は相互に影響を受けずにを独立して制御で
き、特に、上述の第１実施例で述べた各種の変形地盤改
良体に対応した各種のコントロールが極めて容易とな
る。

【００１４】加うるに、一本の硬化剤注入管を側面型噴
射ノズル１３及び直下型噴射ノズル１５双方に使用する
とすれば、自ずから硬化剤の噴射量も他方に奪われる分
のみ少なくなるが、この例の場合には、図１に示すよう
に、個別に設けられた超高圧グラウトポンプ２０、２１
から圧送された硬化剤が個別の注入管１０、１１を経て
噴射されるが故に、必要に応じ十分なる硬化剤を噴射す
ることができる。従って、より希望通りの変形地盤改良
体を造成できる。尚、その他の構成については上述の実
施例と同様であるので、同一符号を付して重複する説明
は省略する。

【００１５】図１は図３に示したボーリングロッドの使
用例を示す全体概略構成図である。図１に示すように、
エアコンプレッサ２２、２つの超高圧グラウトポンプ２
０、２１から、それぞれエアー及び硬化剤が圧送され、
それぞれの注入口２５、２３、２４を経て、ボーリング
ロッド８の独立した注入菅を経て、各噴射ノズル１４、
１３、１５へ達し、地上の総合的な制御装置２９によ
り、指令された噴射パターンに従い、硬化剤が噴射され
ることとなる。また、図中、９は解析装置、２６はオイ
ルポンプ、２７はオイルタンク、２８は回転推進後退機
構、３０はモータである。尚、ボーリングロッド８は、
硬化剤が制御により噴射されているか否かを問わず、常
に一定の速度で回転上昇する。但し、制御装置２９によ
り一定角度のみ回転させることも可能である。以上の操
作によって、図示されていない形状のものも含めた種々
の変形地盤改良体を造成することができる。

【００１６】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
地盤の条件又は地盤改良体の用途に応じて各ノズルの噴
射量、噴射時間、又は噴射角度をコントロールし、もっ
て当該用途に応じた変形地盤改良体を形成するようにし
たので、対象地盤の土質条件に対応した強硬かつ有用な
地盤改良体を得ることができる。特に、図４（Ａ）、
（Ｂ）、（Ｃ）で示したような側部に突起を有する変形
地盤改良体は、従来の単なる棒状の地盤改良体以上に軟
弱地盤等に対処することができる。また、直下型噴射ノ
ズルにより棒状地盤改良体が従来のものより強大なもの
となる。建造物の高層化、大深度地下建造物の増加等に
鑑み、ますます本発明に係る変形地盤改良体の必要性は
高まる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る工法に用いる装置の全体概略構成
図である。

【図２】本発明に係る工法に用いるボーリングロッドの
一例の先端部の断面図である。

【図３】本発明に係る工法に用いるボーリングロッドの
他の例の先端部の断面図である。

【図４】本発明に係る工法により造成された変形地盤改
良体の縦断面図である。

【図５】本発明に係る工法により造成された変形地盤改
良体の横断面図である。

【符号の説明】

８ ボーリングロッド ９ 解析装置 １０、１１ 硬化剤注入管 １２ エア注入管 １３ 側面型噴射ノズル １４ エア噴射ノズル １５ 直下型噴射ノズル １６、１７ 制御弁 １８ ビット推進力センサ １９ ロッド回転トルクセンサ ２０、２１ 超高圧グラウトポンプ ２２ エアコンプレッサ ２３、２４ 硬化剤注入口 ２５ エア注入口 ２６ オイルポンプ ２７ オイルタンク ２８ 回転推進後退機構 ２９ 制御装置 ３０ モータ ３１ 変形地盤改良体 ３２ 棒状地盤改良体 ３３ 枝状地盤改良体 ３４ ビット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボーリングロッドの先端側壁部と先端部
   に硬化剤噴射口たる複数のノズルとそのノズルから噴射
   される噴射量を制御する制御弁、並びにこの制御弁をコ
   ントロールする自動又は手動制御装置を有する地盤改良
   体造成装置を用い、 硬化剤の噴射過程において、 地盤の条件又は地盤改良体
   の用途に応じて各ノズルの噴射量、噴射時間、又は噴射
   角度をコントロールし、もって当該用途に応じた変形地
   盤改良体を形成することを特徴とする変形地盤改良体造
   成工法。
2. 【請求項２】 形成されたものが種々の変形地盤改良体
   であることを特徴とする請求項１記載の変形地盤改良体
   造成工法。